具有缺电子刚性空腔结构的紫精环蕃作为超分子大环主体，在超分子结构、主客体化学、超分子催化、功能材料、分子机器等领域具有重要的科学价值和应用前景。建立简单高效的合成策略，制备性能优异的紫精环蕃及其功能性超分子识别体系是目前的一个研究热点。
鉴于此，西安交通大学前沿院何刚教授课题组在前期工作基础上，将主族元素硒（Se）引入到紫精环蕃中，制备了一系列的具有刚性缺电子空腔且良好的氧化还原性质、窄能隙和可见光范围的强吸收特性的新型含硒紫精环蕃。飞秒瞬态吸收实验表明，由于特殊的大环结构，所制备的环蕃具有稳定的双阳离子双自由基、高效的分子内电荷转移和长寿命的电荷分离状态的特性。基于优异的光物理和氧化还原性质，含硒紫精环蕃被首次应用于电致变色器件和可见光光催化产氢。在光催化产氢中，含硒紫精环蕃同时作为电子转移剂和光敏剂，其表现出较高的产氢速率（34mmol/h）、转换数（203）和表观量子产率（5.33′10-2）。此外，具有缺电子空腔的含硒紫精环蕃和富电子客体在溶液中可以通过主客体识别形成主客体复合物，并将其作为单一组分体系成功地应用于可见光催化产氢，这也为发展简化的太阳能体系提供了新的研究思路。该工作不仅拓宽了紫精环蕃及其主客体复合物在超分子光催化系统中的应用范围，也为紫精阳离子自由基化学的发展奠定了坚实的基础。
以上研究结果以论文形式发表在国际化学领域权威期刊《美国化学会志》（Journal of the American Chemical Society）上。西安交通大学前沿院助理教授李亚雯为本论文第一作者，何刚教授为本论文通讯作者。西安交通大学材料科学与工程学院张明明教授、西安电子科技大学张雷副教授以及浙江大学郭庆辉教授共同参与了此项研究工作。这也是何刚教授课题组在含主族元素紫精研究领域中的又一重要突破。
该工作得到了国家自然科学基金、陕西省重点研发项目、西安交通大学自主创新能力提升项目、中央高校基本科研业务费、博士后科学基金、分析测试共享中心及超算中心等的支持。
论文链接：https://pubs.acs.org/doi/10.1021/jacs.3c00800
何刚教授课题组主页：http://gr.xjtu.edu.cn/web/ganghe